반도체 대 해부

[새암소리]

반도체 대 해부

안녕하세요?

새암소리 입니다

잘들 계시겠지요?

반도체 대 해부?

엄청난 화두를 꺼낸

나

치기에 꺼들먹

거리는게 아니라

21세기

문명을 끌고 나가는

반도체!

반도체는 무엇인가

나 역시

쥐뿔도 알지 못하는

미세의 세계

반도체를 해부한다

거창한 타이틀에

주눅도 들지만

이제 우리들은

반도체가 주도하는

이 세계

이 현실속에서

어쩌면 숙명처럼

운명처럼 받아드리며

살아야 하는 존재들

반도체

이야기를 하려구요

큰 기대는 하지 마세요

半導體(반도체)

반은 길이 나 있고

반은 길이 나 있지않은 물질

꼬부랭이 말로는

실리콘이라 부르지요

이 세상 모든것은

원인과 근본이 있는 것

반도체도

자신의 조상을 가지고 있지요

반도체의 조상은

트렌지스터죠

반도체의 정체를 규명하려면

반도체 조상

트랜지스터 이야기를 빼 놓으면

말이 되지 않지요 

정보기술(IT)산업의 근간에는

무어의 법칙이 있지요

인텔의 창립자 고든 무어가 

1965년에

발견한 관찰 결과를

캘포공대 교수카버 미드가

발견자 무어의 이름을 따

무어의 법칙이라 명명하였죠

시간이 지날수록

수정 보완을 이루다

반도체에 집적하는

트랜지스터 수는

1~3년 마다 2배 또는

그 이상으로

증가 한다는 이론이지요

삼성전자를 이끌었던

황창규의 황의 법칙도

무어의 법칙과

거의 동일하다고 볼수있지요

이제 원조 무어의 법칙이

서서히 끝나가는

시기가 왔다는 것이죠

그럼 정보기술 시대는 어떻게 될까요?

이 질문에 답을 위해서는

우선

무어의 법칙이 말하는 것이

무엇인가를 알아야 하지요

무어의 법칙은

집적회로에 들어가는

트랜지스터의 갯수가

매년 혹은 2년마다 2배씩

증가한다는 법칙이지요

다시 말하면 집적 회로 안에

기하급수적으로 점점 더 많은

트랜지스터를

집어 넣을수 있다는

아니 심을수 있다는 것이죠

그럼 집적 회로는 무엇인가?

간단하게 말하자면

집적 회로는

특정한 기능을 수행하기 위해

트랜지스터 저항 축전기등의 각종 소자들을

모아 하나의 칩으로 만든 것이죠

직접 회로는 1958년 텍사스에 본사를 둔

잭 칼비가 처음 만들었다고 해요

칼비는 이 공로를 인정받아

2000년 노벨 물리학상을 받았죠

42년이 지난 후에...

직접 회로의 핵심은

저항이나 축전기와 같은

일반적인 소자가 아니라

연산을 수행할수 있는

트랜지스터죠

고성능 집적 회로를 만들기 위해서는

트랜지스터를 작게 만들어

주어진 공간에 최대한 많이

심을수 있어야 하지요

중요한 것은

트랜지스터를 어떻게 하면

작게 만드느냐에 있지요

트랜지스터!

근본은

전기를 켜고 끌 수 있는 스윗치죠

구체적으로

트랜지스터의 기능은

트랜지스터에 연결된

3개의 전선 중

두 전선 사이에 

전류가 흐르게 할지 말지

혹은 얼마나 잘 흐르게 할지를

나머지 세번째 전선의 전압을 이용해

조절하는 것이죠

비유적으로 설명 하며는

트랜지스터는

수도관을 통하여 들어 온 수돗물이

수도 꼭지를 통해 빠져나갈 때

그 양을 밸브로

조절하는 것과 같은 이치죠

원칙적으로

스윗치로 쓰일 수 있는 모든 것은

트랜지스터로서 기능 할수있지요

반도체 기술이 발전하기 전에는

진공관이

트랜지스터의 역할을 대신했지요

실제로 2차 세계대전이 한창이던

1943년 미국에서 만들어 진

세계 최초 컴퓨터 애니악은

진공관을 이용해

연산을 수행하였지요

진공관은 여러가지

심각한 문제점을 가지고 있었지요

진공관은 너무 커 수명이 짧고

감전의 위험이 크고

노이즈(소리)가 컸지요

이 모든 것을 한방에 해결한 것이

반도체에 기반을 둔

트랜지스터죠

그럼 이제

반도체란 무엇인가?

반도체는

앞에서도 말한 것 처럼

전기를 잘 통하게 하는 도체와

거의 전기가 통하지 않는

절연체 사이의 물질을 뜻하지요

반도체의 대표적 예는

실리콘이죠

순수한 반도체는

전기를 잘 통하게 하지 않지만

불순물을 주입

전문적으로 도핑(부정한 방법)하면

전기를 잘 통하게 할수있지요

그 이유는

순수한 반도체가

전기를 잘 통하게 하지않는 이유는

고체속에서 전자가 흐를수 있는 통로

전문적 용어로

에너지띠가 전자들로

꽉 막혀 있기 때문이래요

일종의 전기가 지나는

병목현상이지요

도핑은 꽉 막힌 통로에서

전자를 조금 빼 내거나

주변에 새로운 통로를 뚫는 역할을 하지요

정리해 보면

반도체는 도핑을 통해

전류가 흐르는 정도를

쉽게 조절할수가 있지요

이러한 반도체의 성질을

잘 이용하면

트랜지스터를 만들수 있지요

 트랜지스터를 처음 개발한 공로로

월리엄 쇼클리

존 바딘

월터 블래튼 3인은

1956년 노벨 물리학상을 받았지요

이제

트랜지스터의 기본 지식을 알아봤으니

다시 직접 회로에 관한

이야기로 돌아가지요

집적 회로는

웨이퍼라 불리는 반도체 기판을

미세하게 깍아 얇은 전선들의

정교한 패턴을 만들고

그것을 통해 수많은 트랜지스터와

제반 회로를 구현한 것이죠

결국 집적 회로에 들어가는

트랜지스터의 갯수를 늘리기 위해서는

전선의 두께를 얇게 만들어야 하지요

최근에

차세대 반도체로 많이 회자되고 있는

2나노 반도체는

전선의 두께가 2나노 미터라는 뜻이죠

참고로 1나노는 10억분의 1M죠

무어의 법칙이 말하는

작고 작게 더 작고

가늘게 줄이는 기술

지금까지

기하급수적으로 좋아졌다는 것이죠

그런데 이제

더 이상 전선의 두께를

줄일수 없다는 것

이 문제는 근본적 문제죠

나노미터 이하로

전선을 줄이면

전선은 원리적으로

더 이상 그 안에

전자를 가둘수 없지요

  미시 시계에서 전자는

양자터널링(초전도체에서 나타나는 현상)을 통해 

인접한 전선 사이를 마치

유령처럼 옮겨 다닐수 있는 상태가

가능할까요?

만약

무어의 법칙이 끝이 난다면

컴퓨터와 스마트폰의 성능은

더 이상 향상되지 못하고 

IT 산업은 성장을 멈추겠지요

정말 멈출까요?

현재 전 세계는 반도체 전쟁

국가의 명운을 건

포성없는 전쟁을 하고 있지요

반도체 없이는

살아 남을수 없는 우리나라

전 세계 여러 곳에

우리의 반도체 공장이 있지요

바다건너 미국에도

공장을 짓고있고

660조를 들여

경기도에 반도체 크러스트를

조성하고있는  우리나라

반도체의 진화는

과연 여기에서 맘출까요?

삼성과 엔비디아 TSMC가

피 터지록 싸우는 

시스템 반도체 분야

더 많은 회로와

더 많은 정보를

담을수 있는

고대역폭 메모리 반도체 를 놓고

2나노 최후의 전선에서 

사활을 걸고 있지요

엄청난 돈과 시간을 들여야

가능케 하는 반도체 개발

기도합시다

반도체의 모든 행운을

우리 대한민국에게....

[여래심]

기도합니다 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 나무아미타불 🙏

[새암소리]

석가세존마하살!
오늘도
어제와 같은
회색
구름을
가득히
담은
하늘은
햇볕을
기리고 있네요
그래도
수백킬로
떨어져 있는
그곳
대구와
이곳의
연결은
여여하네요
모두
인간이
발명한
IT
기술 덕분이죠
미래의
아이티
기술이
얼마나
더 발전을
할지
미래의
컴퓨터는
자판을
두드리지
않고도
사용자의
대화를
인식하여
스스로
화면에 옮겨
보내는
사람에게
전송해
준다네요
脫字
誤字도
없는
완벽한
문장으로....
이런
세상이
눈 앞에
와
있으니
우리
인간이
할일은
그 만큼
줄어들수
밖에
없겠지요
84.000경에
이르는
부처의
경도
CPU에
저장되어
클릭
한번으로
찾아볼수
있게하고
여래심님이
정성드려
기도하는
기도문
나무아미타불
염원도
한마디 말로
수천 번
화면에
기록되게
할수있지요
명실상부
컴퓨터도
생성형
AI가 되어
인간을
대신하겠죠
하지만
인간만이
가지고 있는
사랑
소망
믿음은
찾아볼수
없겠지요
남은
시간도
부처와
함께하는
진정한
보살
여래심에게
나무아미타불!